Discussione: Motori Asincroni per Turbine.

Come tutti sappiamo , si usano nelle centrali Mini-Hydro i motori asincroni trifasi. Classe di efficenza energetica 1 ( Eff1)

Il resto pero' mi sfugge :

- La potenza espresso sulla targa del motore ( prendiamo ad esempio gli ABB ) corrisponde alla potenza elettrica o alla potenza meccanica erogabile sull'albero motore ?

Supponendo un'efficenza del 95% , nel primo caso , ( dati targa = potenza elettrica ) avremo una potenza meccanica superiore ,nel secondo caso ( dati targa = potenza meccanica ) avremo una potenza elettrica inferiore.

Questo discorso vale nel caso in cui il motore lo si usi come generatore.
Se lo si usa come Motore primo dovrebbe essere il contrario.


- Il corpo motore , e' meglio che sia in alluminio o in ghisa ? o con altre caratteristiche ?
Quali sono le sostanziali differenze ?

Ciao

illo41100,
la classe di efficienza energetica viene definita nell'impiego come motore. Non e' detto che nel funzionamento come generatore si abbiano le stesse efficienze come nel funzionamento in modalita' motore.
La scelta di un Eff1 puo' essere buona, esistono anche gli Eff1+ che sono ancora migliori.
Dipende da come funziona il generatore, se la velocita' di funzionamento si discosta troppo dalla nominale, puo' darsi che in certe condizioni di velocita' e di carico un motore ad alta efficienza sia meno efficiente di un motore meno pregiato.
Se scegli un "motore ad alta efficienza" e lo compri nel 2007 puoi beneficiare di facilitazioni fiscali.
La potenza espressa su tutti i motori asincroni e' quella all'asse in funzionamento motore.
Puoi considerarla uguale alla potenza meccanica assorbita dalla turbina. La potenza elettrica resa sara' minore, devi considerare il rendimento in modalita' generatore.

Il corpo motore lo si sceglie di solito in base all'ambiente operativo e alla severita' del funzionamento. Di solito i motori in ghisa sono piu' robusti e piu' pesanti. Agli effetti della durata - in questa applicazione particolare - e' importante una buona scelta del del motore e della collocazione (fissaggi elastici, verniciature, lubrificazione, classe di protezione IP6x, perfetta impermealizzazione delle morsettiere, tenute sull'albero, ecc.)
Esistono anche motori in acciaio inox, per chi puo' spendere.

Ciao
Mario

A me sfugge una cosa, non è proprio così definito che nelle centrali mini-Hydro si usano motori come alternatori.
Vale la pena forse per applicazioni di recupero e piccole potenze, ma già con potenze di 37-45 kW la questione cambia.
Non vorrei che passasse il messaggio un alternatore è un motore girato e ha le stesse caratteristiche.
Una per tutte,senza andare nelle specifiche costruttive di un generatore.
A che velocità gira la turbina? supponiamo 200 giri/min, gli mettiamo un moltiplicatore che passa da 200 a 1000 giri e allora che polarità ha il motore? 6 poli ...ne vale la pena di comprare un motore esapolare e girarlo ?
Poi ci sono altre cose da guardare, il tipo di installazione, verticale o orizzontale per la scelta del cuscinetto.
In un impianto idroelettrico medio piccolo il pezzo "pregiato" è la turbina per il generatore vale la pena spendere qualche soldo in più.
Ma questa è la mia opinione.
ciao
RemTechnology

CITAZIONE (remtechnology @ 19/3/2007, 15:10)

A me sfugge una cosa, non è proprio così definito che nelle centrali mini-Hydro si usano motori come alternatori.
Vale la pena forse per applicazioni di recupero e piccole potenze, ma già con potenze di 37-45 kW la questione cambia.

Mah.. ti posso dire una cosa di sicuro , per la posizione di funzionamento ci sono vari modelli anche per i motori , abb , a catologo , gestisce tutte le posizioni di funzionamento.
E fin qui non ci sarebbero problemi.

Per quel che riguarda la "reversibilita" tutte le macchine elettriche sono reversibili , ma come dice Mario Maggi , dipende se il rendimento rimane inalterato.

A detta di SandroTurbine , i motori ABB anche usati in modalita' generatore , in specilamodo da una 20kw in su si hanno degli ottimi rendimenti , siamo intorno al 95%.... il che non e' male...
Si hanno rendimento decisamente scarsi sotto i 20kw...

Rem , non ho la tua esperienza di sicuro, ma da quel poco che ho visto in giro , ho visto piu' motori , che generatori. ( a targa)
Parliamo ovviamente di potenze piccole... fino a 100kw.

Per concludere comunque tu mi consiglieresti un generatore asincrono quindi ?

CITAZIONE (mariomaggi @ 19/3/2007, 08:21)

Il corpo motore lo si sceglie di solito in base all'ambiente operativo e alla severita' del funzionamento. Di solito i motori in ghisa sono piu' robusti e piu' pesanti. Agli effetti della durata - in questa applicazione particolare - e' importante una buona scelta del del motore e della collocazione (fissaggi elastici, verniciature, lubrificazione, classe di protezione IP6x, perfetta impermealizzazione delle morsettiere, tenute sull'albero, ecc.)
Esistono anche motori in acciaio inox, per chi puo' spendere.

Infatti ABB , mi sono dimenticato di dirlo , li fa anche in acciaio...

Quindi per applicazioni cosi' "gravose" mi consiglieresti uno in ghisa ?

illo41100,
come faccio a consigliarti, non hai detto niente sulla tua applicazione!

Io non consiglio l'asincrono come generatore, a meno che non ci siano delle condizioni particolari che ne permettano l'impiego con un buon rendimento.

Vorrei ricordare che in tutte le specifiche di macchine elettriche asincrone il rendimento viene definito "a scorrimento nominale". Se per qualche motivo non si riesce a mantenere la velocita' della turbina ad un valore equivalente alla velocita' di sincronismo piu' la velocita' corrispondente allo scorrimento nominale, il rendimento non e' facilmente determinabile.

Per approfondimenti squisitamente elettrotecnici, potete vedere ElectroPortal


Ciao
Mario

Edited by mariomaggi - 19/3/2007, 21:54

Salve a tutti,
mi riallaccio a questa vecchia(di tempo) discussione per porre un quesito.
Dispongo di una turbina capace di erogare 300kw e ci attacco un motore asincrono trifase per esempio da 350kw così da essere sicuro di non bruciarlo e lo uso come generatore collegato il parallelo alla rete. A questo punto sò che la velocità del motore è mantenuta costante dalla rete elettrica(meno la velocità di scorrimento nominale) dato che il mototre è in grado di sopportare il carico della turbina e il rendimento a pieno carico è buono, diciamo circa un 94% o quello che sarà; comunque corrispondente ai dati di targa del motore.
Il mio problema è questo: quando la turbina funziona a pieno regime fornisce all' albero 300kw e diciamo che in uscita al motore ho 280kw, ma quando all' albero fornisco 50 o 60kw che potenza elettrica posso sperare di avere in uscita ai morsetti del motore?
In sostanza come varia il rendimento? fino a che è conveniente spingersi(all' indietro) per avere rendimenti accettabili? 1/4 1/5 della potenza di targa?
Grazie
msdavid

msdavid,
la macchina elettrica asincrona puo' avere due impieghi, come motore o come generatore. Dipende se la usi al di sotto o al di sopra della sua velocita' di sincronismo. Alla velocita' di sincronismo non assorbe e non eroga energia attiva.
Hai pensato a come mantenere a velocita' superiore a quella di sincronismo una turbina piu' potente, facendola funzionare a solo un quinto della sua potenza?
Se si, considera che tu parli di "motore" e che quindi i dati di targa sono riferiti a quella condizione, mentre come "generatore" la stessa macchina avra' dati di targa (e rendimenti) un po' diversi.
Considera poi che ci sono differerenze sostanziose tra macchine asincrone di diverse serie, non e' possibile dare una risposta precisa alla tua domanda. Guarda la curva di rendimento fornita del costruttore, ammesso che la possa fornire.
Ciao
Mario

ciao msdavid ,ciao mariomaggi ,

I grattacapi piu grossi un asincrono in rete non li da per il calo del rendimento ,ma per la difficoltà a rifasare la reattiva.
Come dice mario non si puo prendere il rendimento da motore e trasferirlo a generatore .
Solitamente per motori così grossi si calcola 2 % in meno da piena potenza fino a metà ,poi la curva fino a 10 punti in meno a 1/4 . Spingendosi ancora piu in basso la corrente dell'asincrono mostra una componente reattiva molto alta , il sistema di rifasamento inoltre deve gestire armoniche sempre di livello crescente ,i condensatori scaldano ,i teleruttori d'inserzione sono costretti ad un superlavoro .
Posso affermare questo : chi ha installato 20 anni fa su una turbina da 300 Kw con portate molto variabili ore ,che deve fare un revamping dell'impianto non installerà più un asincrono ma un sincrono dove soltanto aumentando o diminuendo l'eccitazione si porta la reattiva come la vuole il gestore della rete .
ora che deve sostituire .
Ciao.

Grazie per i chiarimenti.
msdavid

Ciao a tutti, come dice il buon mario bisognerebbe consultare le curve di rendimento e cos f... solo che pochi sono in grado di fornirle.
Abb ha un programma di progettazione dove in base al motore e al carico ti viene fornito il rendimento ed il cos f.
Da diverse simulazioni posso confermare che Sandroturbine ha ragione ... sotto il 25% della potenza il cos f scende a valori molto bassi e quindi il rifasamento deve essere molto "robusto"
Sul fatto dei dati di targa ... se si compera un motore a magazzino la targa è già fatta mentre se ordini un motore lo puoi far targare come vuoi e quindi con i dati da motore o da alternatore, sempre se il costruttore li conosce!
Il discorso eff1 o eff+1 è un tasto delicato ... per risparmiare sui costi tutti i costruttori hanno tirato sui materiali anche a scapito delle prestazioni (tanto la corrente non la pagavano loro) ora qualcuno sta facendo marcia indietro e quindi sono nati i motori Eff1 che poi sono solo 4 e 6 poli e non tutte le taglie ... consultate i vari cataloghi.
Non ultima la difficoltà di reperire alternatori sincroni di piccola taglia ... sotto i 500-300 KW!
Per concludere, se hai una macchina da 300 kW vecchia ... forse avrai anche il vecchio alternatore sincrono .... fallo revisionare da una persona capace, vedrai che a rendimenti non è lontano dai moderni alternatori ma sicuramente funzionerà a lungo e senza problemi ... so di alternatori con isolante in carta che lavorano da 40 anni....
ciao

Matasnic

Ciao a tutti mi inserisco in questa discussione perche' da poco
ho avuto a che fare con uno di questi problemi
anche io mi sono messo ad analizzare con il mio bel fluke un motore asincrono utilizzato da generatore
la potenza e 300KW a 1000rpm
e ora io ne sto generanod una ottantina
senza rifasamento leggo cosfi 0,63 per portarlo a 0,99 gli do 100Kvar di condensatori
il mio problema maggiore e' che la linea proviene da un trasformatore che alimenta drive in continua con SCR e Controlli analogici di 20 anni fa
funziona tutto ma ho distorsioni armoniche THD sulla corrente di 120% e la centralina mi va in allarme (giustamente)
dipende sicuramente dal fatto che nel circuito BT del trafo ho praticamente solo drive ma non ho esperienze a riguardo e vedo che qui posso trovare interlocutori esperti
qualcuno sa delucidarmi meglio ?

a completamento del quadro si tratta di una ossberger di nuova installazione
la mia ditta ha fornito il quadro di interfaccia e di rifasamento per la parte elettrica e chiaramente il controllo della macchina e' fatto da ossberger col suo bel DR24 e il tutto e' stato testato e funzionante
abbiamo quindi linea da trafo 400V 300KW
interruttore con sicurezze e analizzatori di rete
contatore e rifasamento
e contattore di parallelo
nonche dispositivo di energia inversa che apre l'interruttore in caso la rete alimenti il motore .
avvia la turbina arrivato alla velocita' di 1000rpm ossberger da il consenso al parallelo si chiude il contattore e il generatore inizia a generare cosfi vicino a 0.2 con potenze quasi zero aprono i diffusori aumenta la potenza e aumenta il cosfi
quando arriviamo a 280KW siamo a cosfi 0.85senza rifasamento.
Sono certo che quello che misuro sia giusto visto che lo faccio con un analizzatore di rete fluke che mi da tutte le grandezze i grafici e i trend,
volevo solo chiedere a chi ah piu esperienza di me se il comportamento del motore asincrono in questa configurazione e' corretto .
per ora ho concluso che inserire questa macchina sul suddetto trasformatore sia concettualmente errato o per lo meno il rifasamento sarebbe dovuto essere con filtri accordati per le armoniche.
poi se tutto e' corretto ho fatto una esperienza nuova e ringrazio in anticipo chi mi puo' dire qualcosa in piu al riguardo
perche nelle discussioni lette sinceramente ho trovato poco su questo tipo di configurazione.

Benvenuto cortosimo,
confermo quello che ho detto 2 anni fa . Oggi si tende a progettare impianti che usano asincroni senza valutare tutte le problematiche .
Quindi vi hanno permesso un parallelo in BT da 300kW ?? Non ne ho mai visti sopra i 100kW senza trafo di media . Comunque è un azzardo illudere il cliente che possa risparmiare 50000 usando questo sistema .Avrei messo il mio bel Sincrono, con relativo trasformatore .Se non sostituiranno i vecchi azionamenti a scr ,vedrai che ecatombe tra i condensatori !! e problemi di surriscaldamento del motore ,dei morsetti ,dei cavi .
Ora ,come tu dici si dovrebbero progettare dei filtri ...ma devono sopportare 500A !
ciao.

Ciao,

come dice Sandro ... fai una buona scorta di condensatori!!
Se la tua ditta ha fornito il quadro di interfacciamento ... non si è preoccupata di verificare o per lo meno escludere queste problematiche in fase di offerta ordine ecc?
Bisogna vedere come hai fatto il contratto e come è realizzato l'impianto, cosa ci puoi dire?
grazie

mat

Concordo com Sandro e Mat, francamente non ho mai visti nemmeno io una macchina da 300 kW collegata in bassa, al max ho visto 132 kVA, e non con un motore "girato",
Come diceva mat qualche chiarimento in più sull'impianto?
Benvenuto nel forum intanto e buona continuazione
RemTechnology

infatti il parallelo non avviene appunto su un trafo dedicato ma su un 2500kva esistente quindi visto che enel ha una fornitura di credo 3MW non abbia problemi se il cliente paralleli 280KW su uno dei suoi trafo ma non è questo il punto. Io vi ringrazio per la professionalità con cui mi avete risposto e adesso posso dire di avere il quadro chiaro non c'è niente di strano, il motore in realtà è un asingen siemems quindi costruito per quell'utilizzo e le armoniche derivano in gran parte dal fatto che sotto lo stesso trafo ci sono drive in dc questo credo sia stato deciso senza avere a pieno la padronanza dell'applicazione e quindi penso che farò spostare su un trafo dei servizi di macchina senza drive oppure dovro sostituire le batterie con altre accordate con impedenze per alte distorsioni armoniche (uguali a quelle usate per rifasare i carichi su quel trafo in uso oramai da 20 anni)
a breve altri aggiornamemti
grazie di nuovo a tutti

Originariamente inviata da cortosimo

credo sia stato deciso senza avere a pieno la padronanza dell'applicazione e

oppure dovro sostituire le batterie con altre accordate con impedenze per alte distorsioni armoniche (uguali a quelle usate per rifasare i carichi su quel trafo in uso oramai da 20 anni)

Ciao,

avevo immaginato che il parallelo lo facevi in bassa perchè la ditta ha già un trasfo, questo è abbastanza usuale.

Dire di non avere a pieno la padronanza dell'applicazione (sul fatto di mettere dei banchi di rifasamento in parallelo ai convertitori DC) mi fa sorridere in quanto dimostra la completa incapacità oppure la volontà di provocare dei danni da parte di chi ha deciso di fare questo.

Ti consiglio di spostare il tutto su un trasfo senza convertitori e di lasciar pedere i banchi da rifasamento "speciali" perchè o ti fai uno studio accurato delle armoniche con tutte le varie casistiche dei carici dei convertitori e poi li dimensioni oppure rischi che in determinate situazioni di carichi i filtri abbiano ancora problemi.

ciao

Mat

matasnic,

o ti fai uno studio accurato delle armoniche con tutte le varie casistiche dei carichi dei convertitori e poi li dimensioni

praticamente impossibile! Gli azionamenti a tiristori generano armoniche variabili anche la variare dell'angolo di commutazione, oltreche' variabili col carico e con la tensione in quel momento. Volendo mantenere l'azionamento a corrente continua in quella configurazione, direi che l'unica soluzione percorribile e' l'installazione di un filtro per armoniche in serie al solo drive DC, di tipo non risonante. Qualunque altra configurazione con soli elementi elettrotecnici (senza elettronica di potenza) porta a situazioni occasionali di risonanze con distruzione probabile dei condensatori.
Ciao
Mario

Ciao Mario,

concordo sul praticamente impossibile per via passiva ... ma visto che qualcuno ho avuto la brillante idea di fare certe cose se ci studia su un pò forse capisce meglio il perchè esplodono i condensatori!
Io gli ho appunto consigliato di mettere tutto sotto un trasfo senza convertitori e lo studio ... se ben fatto dovrebbe evidenziare che che per via passiva è impossibile mentre qualcosa si può fare per via attiva!

ciao
mat

gentili signori vorrei concludere dicendo che nessuno del mio ufficio tecnico si e' sognato di fare dei danni e' solo che nessuno quando il cliente ha deciso di collegare la turbina sotto il trafo con i drive ha pensato al fatto delle armoniche e il rifasamento e' stato pensato a priori senza sapere il tipo di collegamento.
Quello detto nel mio post precedente era solo per far capire che avevano commesso una leggerezza che chiaramente sistemeremo.
di nuovo ringrazio per la professionalita' delle risposte ma lasciamo il processo alle intenzioni per favore fuori dalle discussioni tecniche .
di queste questioni ne sappiamo qualcosa installando impianti da svariati MW composti per il 70% da drive in continua ora sostituiti da inverter con unita' di alimentazione a 12 impulsi proprio per abbassare le armoniche verso la rete.

matasnic,

concordo sul praticamente impossibile per via passiva

non ho scritto questo. E' possibile abbattere le armoniche in modo passivo usando un filtro non-tuned in serie all'alimentazione del drive.
cortosimo,

alimentazione a 12 impulsi proprio per abbassare le armoniche verso la rete

vero fintantoche' la simmetria delle 3 tensioni e' buona, quando aumenta la dissimmetria l'alimentazione a 12 impulsi puo' creare problemi di sovratensioni maggiori di quelli che si hanno con un sistema a 6 impulsi.
Ciao
Mario

Concordo con quanto detto da Mario,
e aggiungo che mi fa molto piacere averti nella sezione Idro come partecipante attivo, ricordo ancora molto bene gli articoli che avevi scritto sulla prestigiosa rivista Elettrificazione!
Poi sono passato a Power Technology che non è male, ma la vera elettrotecnica l'ho migliorata solo su Elettrificazione.
Concordo anch'io sul lasciare fuori delle discussioni il processo alle intenzioni, ma questo riguarda tutti, ritengo che Mat abbia espresso un giudizio sulla base di quel poco che era stato detto non certo per rimproverare nessuno.
Le soluzioni scelte effettivamente sono fuori dello standard ma non per questo sono da ritenersi errate o non correte per l'applicazione, come si dice poi "vanno gestite" durante il loro funzionamento.
Buona continnuazione
Saluti
RemTechnology